p 15-17 - OUI 2023 2

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Notas de Aula – Operações Unitárias I 2023.2 – Prof. João Vicente 15 
Reagente limitante e em excesso 
 
Por questão de rendimento, geralmente é desejável que, nas reações químicas realizadas em 
condições industriais, um ou mais reagentes estejam em excesso relativamente às 
quantidades teóricas previstas pelas equações químicas e os produtos encerrarão alguns 
dos reagentes não consumidos, ao lado dos compostos formados na reação. 
 
O reagente limitante é aquele que não se encontra em excesso relativamente a qualquer 
outro reagente do processo. Ele serve como base para o cálculo do excesso dos demais 
reagentes (reagentes em excesso), pois ele limita a quantidade de produto que pode ser 
produzida na reação. 
Para efeito de cálculo, o reagente limitante será o que estiver em menor proporção real em 
relação à proporção estequiométrica (teórica). 
A percentagem de excesso de um reagente está baseada na quantidade em excesso do 
reagente, acima da quantidade necessária para reagir com o reagente limitante de acordo 
com a equação química, assim representada: 
 
*
*
quantidade de matéria fornecida - quantidade de matéria convertida 
% excesso= ×100
quantidade de matéria convertida
 
(*) caso o regente em excesso reagisse estequiometricamente com o reagente limitante 
 
 
Conversão (grau de complementação ou conclusão) de uma reação química 
 
Define-se percentagem de conversão como a fração de algum componente na alimentação 
que é convertida em produtos. O grau de complementação é a conversão relacionada ao 
reagente limitante. 
 
c
quantidade de matéria consumida
% conversão ( )= ×100
quantidade de matéria fornecida
g 
 
 
Seletividade 
 
É a razão entre a quantidade de matéria formada do produto desejado e a quantidade de 
matéria formada do produto não desejado, (BRASIL, 2004, p.154) 
 
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Rendimento 
 
É a razão entre a quantidade de matéria (ou massa) formada do produto real desejado e a 
quantidade de matéria (ou massa) que seria formada do produto desejado, se não houvesse 
reações paralelas e se o reagente limitante (ou reagente usado como referência) reagisse 
completamente (estequiometricamente), (BRASIL, 2004, p.154). 
 
quantidade de produto real
% rendimento= ×100
quantidade de produto teórico*
 
 
Rendimento e seletividade são termos que mede o grau de extensão ou de avanço de uma 
reação desejada em relação às reações alternativas (indesejáveis). 
Ex.07: A oxidação do etileno (ou eteno) para produção do óxido de etileno dá-se de acordo 
com a seguinte reação 
2C2H4 + O2 → 2 C2H4O 
Considerando a alimentação contendo 100 kmol de etileno, 80 kmol de oxigênio e o 
grau de conversão do etileno igual a 0,5, determinar: 
a) o reagente limitante; 
b) a percentagem de reagente em excesso; 
c) a quantidade de matéria do reagente limitante convertida; 
d) a quantidade de matéria restante do reagente limitante; 
e) a quantidade de matéria do reagente em excesso convertido; 
f) a quantidade de matéria restante do reagente em excesso. 
R. (a) etileno; (b) 60% em excesso de oxigênio; (c) 50 kmol; (d) 50 kmol; (e) 25 kmol; (f) 55 kmol. 
 
Ex.08: Com base no exemplo anterior, desconsiderando a conversão do etileno igual a 0,5; 
se 50 kmol de oxigênio estiveram presentes no final da reação, pergunta-se: 
a) a quantidade de matéria do oxigênio convertido; 
b) a quantidade de matéria do eteno (etileno) convertido; 
c) a conversão do eteno; 
d) a conversão do oxigênio. 
R. (a) 30 kmol; (b) 60 kmol; (c) 60%; (d) 37,5%. 
 
Ex.09: Dada à reação A + 3B + 2C → produtos e que 1,1 mol de A; 3,2 mol de B e 2,4 mol 
de C sejam reagentes alimentados no reator. Identificar (a) o reagente limitante, (b) o 
reagente em excesso e (c) a percentagem de seu excesso. 
R. (a) B – reagente limitante; (b) C – reagente em excesso; (c) 12,5 % de excesso C 
. 
Ex.10: Seja a reação hipotética representada: 
A + 3 B → 2 C + 3 D 
Suponha que 0,600 kg de A e 0,250 kg de B sejam aquecidos resultando em 0,200 kg 
de C (produto de interesse), determine: 
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a) o reagente limitante e a percentagem de reagente em excesso; R. B; 19 % 
b) o grau (fração) de complementação; R. 55 % 
c) a percentagem de conversão; R. 46,3 % 
Dados: Massa Molar - M (g mol−1): A (339,7); B (55,85); C (121,8); D (87,91). 
 
Ex.11: Um reator químico é alimentado com 126 mol min−1 de hidrogênio e 56,7 mol min−1 
de nitrogênio, produzindo 80 mol min−1 de amônia. A reação química ocorre segundo 
a equação não balanceada: 
N2 (g) + H2 (g) → NH3 (g) 
a) o reagente limitante desta reação (justifique); 
b) a percentagem de reagente em excesso; 
c) o grau de complementação (conversão em relação ao reagente limitante). 
d) a conversão em relação ao excesso. 
R. (a) hidrogênio; (b) 35%; (c) 95,24%; (d) 70,55% 
Ex.12: Eteno pode ser produzido pela desidrogenação catalítica de etano, onde metano 
também é gerado como produto indesejável, de acordo com as seguintes reações: 
C2H6 → C2H4 + H2; C2H6 + H2 → 2 CH4 
A carga é alimentada no reator na vazão de 100 kmol h−1 e com a seguinte 
composição: etano (91,4%) e inertes (8,6%). O produto efluente do reator tem a vazão 
de 150 kmol h−1 e a seguinte composição: etano (25,8%), eteno (33,8%), hidrogênio 
(32,2%), metano (2,4%) e inertes (5,8%). Calcule: 
a) a porcentagem de conversão do etano; 
b) a porcentagem de rendimento do eteno. 
c) a seletividade do eteno em relação ao metano. 
R. (a) 57,7%; (b) 55,5%; (c) 14,1 kmol C2H4 / kmol CH3 
Ex.13: Um dos processos petroquímicos industriais para a obtenção do fenol consiste em 
tratar o clorobenzeno (C6H5Cl) com soda cáustica (NaOH), conforme a reação 
balanceada: 
C6H5Cl + NaOH → C6H5OH + NaCl 
Para obter 1.500 kg de fenol são empregados 1.200 kg de soda e 2.450 kg de 
clorobenzeno, determine: 
a) o reagente limitante desta reação (justifique); 
b) a percentagem de reagente em excesso; 
c) o grau de complementação (conversão em relação ao reagente limitante). 
Dados: Massa Molar - M (kg kmol−1): C6H5Cl (112,56); NaOH (40,00); C6H5OH (94,11); 
R. (a) clorobenzeno; (b) 37,83%; (c)73,2% 
 
Ex.14: Considere a situação em que metano é queimado com oxigênio, gerando dióxido de 
carbono e água. A carga contém 20% de CH4, 60% de O2 e 20% de CO2, em base 
molar. Alcança-se 80% de conversão do reagente limitante. Nessa situação, a fração 
molar do CO2 no produto final é igual a: 
R. 0,36